Устройство для возбуждения бесконтактного вентильного генератора Советский патент 1980 года по МПК H02K19/36 

1

Изобретение, относится к электротехнике и может быть использовано в системах регулирования напряжения электрических машин преимущественно в системах энергоснабжения для авиационной и автотракторной промышленности.

Известны устройства для возбуждения электрических машин, содержаш,ие обмотки возбуждения возбудителя, разделенные на две ветви, каждая из которых состоит из двух неравных встречно включенных катушек 1. В этом устройстве при изменении тока нагрузки изменяется н.с возбуждения и напряжение генератора остается постоянным.

К недостатком известного устройства следует отнести невозможность саморегулирования напряжения генератора при изменении его частоты враш,ения, а также невозможность самовозбуждения генератора при малых токах нагрузки.

Известны вентильные генераторы, в которых предусмотрена возможность саморегулирования выходного напряжения в зависимости от величины тока нагрузки, для чего на статоре генератора располагаются две независимые обмотки возбуждения, одна из

которых включена после выпрямителя в цепь нагрузки последовательно, а другая параллельно 2.

Недостатком этого устройства является низкая точность регулирования, вызванная тем, что при резких изменениях тока нагрузки, что характерно для автономных энергосистем, намагничивающая сила последовательной обмотки возбуждения, пропорциональная величине тока нагрузки, приведет к самораскачиванию устройства, при этом намагничивающая сила параллельной обмотки возбуждения, включенной встречно по отношению к последовательной обмотке, оказывается недостаточной, чтобы компенсировать изменения магнитного потока последовательной обмотки, т.к. намагничивающая

сила параллельной обмотки пропорциональна напряжению.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для возбуждения вентильного генератора, содержащее последовательную обмотку возбуждения, включенную между выходом выпрямителя и нагрузкой, и две параллельные обмотки возбуждения, подключенные к дополнительному выпрямителю, одна из которых включена согласно с последовательной обмоткой, а другая встречно 3. Недостатком этого устройства является низкая надежность, связанная с самораскачиванием системы при резких колебаниях нагрузки, а также большие значения тока короткого замыкания, которые могут привести к выходу из строя силовой выпрямитель. Целью изобретения является повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен пороговый элемент,включенный параллельно последовательной обмотке возбуждения. Суш,ность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства, выполненного согласно данному изобретению. Устройство содержит параллельную размагничивающую обмотку возбуждения 1, подключенную к регулятору напряжения 2, соединенному с обмоткой якоря генератора 3 через дополнительный выпря.митель 4, к которому также подключена параллельная намагничивающая обмотка 5. Последовательная намагничивающая обмотка 6 шунтирована пороговым элементом 7, выполненным, например, в виде диода, и подключена к нагрузке 8 и основному выпрямителю 9. Обмотка якоря возбудителя 10 подключена к обмотке возбуждения генератора 11 через вращающийся выпрямитель 12. Устройство для возбуждения бесконтактного вентильного генератора работает следующим образом. При вращении ротора генератора в обмотке якоря возбудителя 10 за счет остаточной индукции в генераторе, возникает ЭДС, по обмотке возбуждения генератора 11 протекает постоянный ток, выпрямленный во вращающемся выпрямителе 12, в обмотке якоря генератора 3 под действие.м н.с. обмотки возбуждения генератора 11 возникает ЭДС переменного тока, и в параллельной намагничивающей обмотке возбуждения 5 протекает постоянный ток, выпрямленный дополнительным выпрямителем 4, создается н.с. намагничивающей параллельной обмотки 5, которая наводит ЭДС в обмотке якоря возбудителя 10, что обеспечит процесс самовозбуждения. Если напряжение на выходе дополнительного выпрямителя 4 превысит номинальное значение, регулятор напряжения 2 подключит параллельную размагничивающую обмотку 1 к дополнительному выпрямителю 4 и по обмотке 1 потечет ток, который создаст н.с., направленную навстречу н.с. намагничивающей обмотке 5, суммарная н.с. уменьшится, и напряжение на выходе дополнительного выпрямителя 4 и основного выпрямителя 9 снизится до номинального значения. При возрастании тока в нагрузке 8 напряжение генератора уменьшается, однако ток в нагрузке 8, протекая но последовательной намагничивающей обмотке 6, создает н.с., направленную согласно с н.с. намагничивающей параллельной обмотки 5, суммарная н.с. возбуждения при этом повышается и напряжение генератора повышается. При резких бросках тока нагрузки, что характерно при работе генератора на сильно разряженную аккумуляторную батарею или батарею конденсаторов, а также при коротких замыканиях нагрузки, н.с. последовательной обмотки может значительно превысить н.с. размагничивающей обмотки и ток, протекаюший по выпрямителю 9, может значительно превысить расчетную мощность вентилей выпрямителя, которые выбираются, исходя из режима отдачи номинальной мощности, что приведет к выходу из строя. Для устранения этого явления параллельно с последовательной обмоткой установлен пороговый элемент 7, который в частном случае выполнен на полупроводниковом диоде. В общем случае, в зависимости от мощности генератора и требуемой величины тока ограничителя это может быть или стабилитрон, когда требуется ограничение до определенной величины тока нагрузки, или динистор, если требуется резко ограничить ток короткого замыкания. В любом случае, когда падение напряжения на последовательной обмотке 6 становится больще уровня срабатывания порогового элемента, ток в обмотке 6 либо ограничивается до определенной величины, либо пороговый элемент полностью шунтирует обмотку 6 и снижает н. с. этой обмотки. Применение данного изобретения позволяет повысить надежность и устранить автоколебания в системах с нагрузкой, имеющих импульсный характер. Формула изобретения Устройство для возбуждения бесконтактного вентильного генератора, содержащее последовательную обмотку возбуждения, включенную между выходом выпрямителя и нагрузкой, и две параллельные обмотки возбуждения, подключенные к дополнительному выпрямителю, одна из которых включена согласно с последовательной обмоткой,а другая встречно, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности, в устройство введен пороговый элемент, включенный параллельно последовательной обмотке возбуждения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 265246, кл. Н 02 К 19/36, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР № 223895, кл. Н 02 К 21/12, 1968.

3.Транзисторно-тиристорные регуляторы напряжения синхронных генераторов переменной частоты для систем электроснабжения железнодорожных вагонов. Вайсберг М. В. и др. Известия АН. Латвийской ССР, Серия физических и технических наук, 1969,с. 34- 37.